分析 Vue 3 源码中如何将模板表达式（如 `{{ message }}`）编译为渲染函数中的 JavaScript 表达式。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

观众朋友们，晚上好！我是今天的讲座嘉宾，江湖人称“代码挖掘机”。今天，咱们要一起深入 Vue 3 的腹地，扒一扒它如何把模板里的{{ message }}变成渲染函数里能跑的 JavaScript 代码。准备好了吗？系好安全带，发车！

第一站：模板解析的起点——词法分析与语法分析

首先，Vue 3 的编译器拿到你的模板，比如：

<div>
  <h1>{{ message }}</h1>
  <p>Hello, {{ name }}!</p>
  <button @click="increment">{{ count }}</button>
</div>

它不会直接就开始翻译，而是先进行“词法分析”和“语法分析”。你可以把这个过程想象成英语老师批改作文：

词法分析 (Lexical Analysis)：老师把你的句子拆成一个个单词，看看有没有拼写错误。编译器也一样，它把模板拆成一个个 token，比如：<div, <h1>, {{ message }}, </h1>, 等等。每个 token 都有自己的类型，比如标签、文本、表达式、指令等等。
语法分析 (Syntactic Analysis)：老师检查句子的语法结构是否正确，主谓宾是否齐全。编译器也一样，它根据 token 的类型和顺序，构建一个抽象语法树 (Abstract Syntax Tree, AST)。AST 是模板的结构化表示，方便后续的编译过程。

用代码模拟一下，虽然简化了很多，但能让你理解这个过程：

// 简化版的词法分析
function tokenize(template) {
  const tokens = [];
  let currentToken = '';
  let i = 0;

  while (i < template.length) {
    const char = template[i];

    if (char === '<') {
      if (currentToken) {
        tokens.push({ type: 'text', value: currentToken.trim() });
        currentToken = '';
      }
      // 简化：只处理开始标签
      let tag = '';
      i++;
      while (i < template.length && template[i] !== '>') {
        tag += template[i];
        i++;
      }
      tokens.push({ type: 'tag', value: tag.trim() });
      i++; // 跳过 '>'
    } else if (char === '{' && template[i+1] === '{') {
      if (currentToken) {
        tokens.push({ type: 'text', value: currentToken.trim() });
        currentToken = '';
      }
      let expression = '';
      i += 2;
      while (i < template.length && template[i] !== '}' && template[i+1] !== '}') {
        expression += template[i];
        i++;
      }
      tokens.push({ type: 'expression', value: expression.trim() });
      i += 2; // 跳过 '}}'
    } else {
      currentToken += char;
      i++;
    }
  }

  if (currentToken) {
    tokens.push({ type: 'text', value: currentToken.trim() });
  }

  return tokens;
}

// 简化版的语法分析 (构建 AST)
function parse(tokens) {
  const root = { type: 'root', children: [] };
  let currentNode = root;

  for (const token of tokens) {
    if (token.type === 'tag') {
      const element = { type: 'element', tag: token.value, children: [] };
      currentNode.children.push(element);
      currentNode = element; // 简化：假设没有闭合标签，直接进入子元素
    } else if (token.type === 'text' || token.type === 'expression') {
      currentNode.children.push(token);
    }
  }

  return root;
}

const template = `<div><h1>{{ message }}</h1><p>Hello, {{ name }}!</p></div>`;
const tokens = tokenize(template);
const ast = parse(tokens);

console.log(JSON.stringify(ast, null, 2));

这个代码只是一个极简的演示，实际的 Vue 3 编译器要复杂得多，它需要处理各种 HTML 语法、指令、属性等等。但是，核心思想是一样的：把模板变成一个 AST。

第二站：转换——AST 的变形记

有了 AST，编译器就可以开始“转换”了。这一步的目标是把 AST 转换成另一种 AST，更适合生成渲染函数。这一步有很多工作要做，其中最关键的就是处理模板表达式。

Vue 3 使用了一种叫做“静态分析”的技术来优化模板表达式。简单来说，就是尽量在编译时确定表达式的值，而不是在运行时。

静态提升 (Static Hoisting)：如果一个表达式的值在组件的整个生命周期内都不会改变，那么编译器会把这个表达式提升到组件的外部，避免重复计算。
静态属性提升 (Static Props Hoisting)：如果一个元素的属性值是静态的，那么编译器会把这个属性值提升到组件的外部，避免重复设置。

对于 {{ message }} 这样的简单表达式，编译器会把它转换成 _ctx.message。_ctx 是渲染函数中的上下文对象，包含了组件的 data、props、methods 等等。

// 简化版的转换函数
function transform(ast) {
  function traverse(node) {
    if (node.type === 'expression') {
      node.content = `_ctx.${node.value}`; // 关键：把 message 转换成 _ctx.message
    } else if (node.children) {
      for (const child of node.children) {
        traverse(child);
      }
    }
  }

  traverse(ast);
  return ast;
}

const transformedAst = transform(ast);
console.log(JSON.stringify(transformedAst, null, 2));

这个代码也很简化，实际的 Vue 3 编译器会处理更复杂的表达式，比如：

{{ message + '!' }}
{{ count > 10 ? 'High' : 'Low' }}
{{ formatName(name) }}

对于这些表达式，编译器会生成相应的 JavaScript 代码，确保在运行时能够正确计算出表达式的值。

第三站：代码生成——渲染函数的诞生

最后一步是“代码生成”。编译器会遍历转换后的 AST，生成渲染函数的 JavaScript 代码。

渲染函数的核心任务是：

创建虚拟 DOM (Virtual DOM)。
把虚拟 DOM 渲染到真实 DOM 上。

对于 {{ message }} 这样的表达式，编译器会生成如下代码：

// 简化版的代码生成函数
function generate(ast) {
  let code = `
    return function render(_ctx, _cache, $props, $setup, $data, $options) {
      return (
        h('div', [
          h('h1', _ctx.message), // 关键：使用 _ctx.message
          h('p', 'Hello, ' + _ctx.name + '!'),
          h('button', { onClick: _ctx.increment }, _ctx.count)
        ])
      )
    }
  `;
  return code;
}

const renderFunctionCode = generate(transformedAst);
console.log(renderFunctionCode);

这里的 h 函数是 Vue 3 提供的用于创建虚拟 DOM 的函数。_ctx.message 就是我们在转换阶段生成的 JavaScript 表达式。

总结：模板表达式的编译流程

阶段	任务	关键技术	例子
词法分析	把模板拆分成 token	正则表达式、有限状态机	`<div`, `<h1>`, `{{ message }}`, `</h1>`
语法分析	构建抽象语法树 (AST)	递归下降分析器	AST 节点：`{ type: 'element', tag: 'div', children: [...] }`
转换	转换 AST，处理模板表达式	静态分析、静态提升、静态属性提升	`{{ message }}` -> `_ctx.message`
代码生成	生成渲染函数的 JavaScript 代码	字符串拼接、虚拟 DOM API (h 函数)	`h('div', [ h('h1', _ctx.message) ])`

Vue 3 编译器的优化策略

Vue 3 的编译器做了很多优化，以提高渲染性能：

Block 树 (Block Tree)：把模板分成一个个 Block，每个 Block 都是一个静态的 DOM 结构。这样可以减少虚拟 DOM 的比较和更新。
PatchFlags：为每个虚拟 DOM 节点添加 PatchFlags，标记节点需要更新的部分。这样可以更精确地更新 DOM，避免不必要的渲染。
动态属性的优化：对于动态属性，编译器会生成优化的代码，避免重复计算。

这些优化策略都隐藏在 Vue 3 编译器的源码中，需要深入研究才能理解。

最后的彩蛋：with 语句的争议

早期的 Vue 版本使用了 with 语句来简化渲染函数中的代码。with 语句可以把一个对象的所有属性都暴露到当前作用域中，这样就可以直接使用 message 而不用写 _ctx.message。

但是，with 语句有很多缺点：

性能问题：with 语句会影响 JavaScript 的执行效率。
安全性问题：with 语句可能会导致变量污染。
可读性问题：with 语句会使代码难以理解。

因此，Vue 3 放弃了 with 语句，而是使用 _ctx 对象来访问组件的上下文。

总结

今天，我们一起探索了 Vue 3 编译器如何把模板表达式变成渲染函数中的 JavaScript 代码。这个过程涉及到词法分析、语法分析、转换和代码生成等多个步骤。Vue 3 的编译器做了很多优化，以提高渲染性能。希望这次讲座能让你对 Vue 3 的编译原理有更深入的理解。

下次有机会，咱们再聊聊 Vue 3 响应式系统的秘密，保证比今天更精彩！谢谢大家！

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